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現(xiàn)在天文學(xué)界觀測(cè)研究認(rèn)為,銀河系是一個(gè)直徑約20萬光年的大圓盤,這個(gè)圓盤是漩渦狀,中間厚邊緣薄,有點(diǎn)像一個(gè)體育場(chǎng)上競(jìng)技用的鐵餅(下圖)。
銀河系簡(jiǎn)介
銀河系有恒星約2000~4000億顆,我們太陽是其中一顆黃矮星。黃矮星雖然不算大,但在整個(gè)銀河系,有80%左右的是紅矮星,紅矮星是最小的恒星,比太陽小很多,因此太陽在銀河系也算是有點(diǎn)份量的。
但最大的恒星質(zhì)量有太陽的200多倍,在這樣的恒星面前,太陽又是一個(gè)小老弟。
銀河系這個(gè)大漩渦有兩條大的懸臂,還有兩條較小的支臂,太陽就在其中一條叫獵戶座的支臂上,距離銀河系中心約2.6萬光年。
銀河系并非一動(dòng)不動(dòng),它就像一個(gè)水中的巨大漩渦,不停地旋轉(zhuǎn)著,因此太陽也就隨著銀河系懸臂運(yùn)動(dòng),圍繞著銀河系中心旋轉(zhuǎn),速度達(dá)到每秒鐘約220千米,約2.5億圍繞著銀河系轉(zhuǎn)一圈(上圖)。
如果這是在地球上,每秒鐘220千米,就是個(gè)驚人的速度了??稍谔眨谝匀f光年計(jì)的巨大系統(tǒng)中,這點(diǎn)速度就不算什么了。銀河系不光是太陽,幾乎所有的恒星都在運(yùn)動(dòng),而且運(yùn)動(dòng)速度都在幾十到數(shù)百公里每秒。
太陽并非只是自身在狂奔,而是拉扯著八大行星,以及拉七雜八的矮行星、衛(wèi)星、小行星、以及各種碎塊塵埃一起狂奔,我們地球當(dāng)然在在其中,只不過太陽相對(duì)俺們看起來是靜止的,就當(dāng)局者迷而已(上圖)。
一個(gè)小時(shí)3600秒,一年就是31557600秒,太陽不停圍繞著銀河系奔跑,一年就跑了約70億千米了,那么我們每天看到天上的星星怎么好像沒動(dòng)呢?難道它們也跟著太陽一模一樣的速度在奔跑嗎?
我的回答是:是,但又不是
這是什么意思呢?就是我們看到的天上星星(恒星)整體上都在圍繞著銀心運(yùn)動(dòng),這一點(diǎn)是毋庸置疑的,這就是“是”的意思;但這些恒星的運(yùn)動(dòng)速度并非和太陽一樣,有的快,有的慢;而且不同的恒星運(yùn)動(dòng)方向并不完全一致,它們相對(duì)太陽,有的順著走,有的橫著走,有的迎面而來或遠(yuǎn)離而去,做視向運(yùn)動(dòng)。
既然是這樣一個(gè)五花八門的運(yùn)動(dòng),如果我們周圍有這樣一群人,也在這樣的不規(guī)則運(yùn)動(dòng),他們與我們的位置就不可能固定不變。但這些恒星位置怎么會(huì)不變呢?不但過了一年還是老樣子,就是過了幾千年,也還是老樣子。
特別說一下:人眼看到夜空中的恒星,除了幾個(gè)外星系光影,單顆恒星都是屬于銀河系恒星。
恒星與行星之分
夜空中,人的肉眼一般只能看到5顆行星,就是金星、木星、水星、火星、土星,其余的都是恒星。恒星是自己發(fā)光發(fā)熱的天體,行星本身不發(fā)光,是依靠反射恒星光輻射才發(fā)光的。月亮也是行星類天體,只不過它圍繞著地球公轉(zhuǎn),被劃歸衛(wèi)星。
不動(dòng)的只是恒星,而行星相互之間的位置每天都在變。人的一生,甚至千百年來,除了幾顆會(huì)動(dòng)的行星,其余繁星之間的位置看起來沒什么變化,老祖宗才把這些星星叫恒星,區(qū)別于每天位置都在變的行星。
恒星位置不動(dòng),是指恒星之間位置關(guān)系看起來沒什么變化,并不是不在天上移動(dòng)。相對(duì)地球來說,恒星在天上的位置也每天都在移動(dòng)。這是因?yàn)榈厍蛟谧赞D(zhuǎn),看起來所有恒星都在圍繞著地球轉(zhuǎn)動(dòng)。
只有一顆星基本不動(dòng),那就是北極星。因?yàn)樗诘厍蜃赞D(zhuǎn)軸北極點(diǎn)的連線上空,地球就是圍繞著這根看不見的自轉(zhuǎn)軸自轉(zhuǎn)的,人們把這個(gè)圍繞著地球自轉(zhuǎn),像一個(gè)包裹著地球的巨大球體稱為天球。
恒星在這個(gè)天球上雖然每天相對(duì)地球位置不同,但相互之間的位置似乎不變。比如,從古到今,北斗星都是一柄勺子的樣子,而北極星一直為人類指引方向?難道它們都與太陽一樣同等速度同等方向圍繞著銀河系狂奔?
其實(shí)道理很簡(jiǎn)單:它們距離我們太遠(yuǎn)了
我們平時(shí)都有過這樣的生活經(jīng)驗(yàn):在走路或者乘車時(shí),附近的景物相對(duì)我們會(huì)迅速變化移動(dòng),而很遠(yuǎn)處的山,或天上的月亮,就幾乎不動(dòng)。走了很久,它們與我們的關(guān)系似乎還是那個(gè)樣子。所謂“月亮走,我也走”的歌詞就是形容這種場(chǎng)景。
行星之所以每天相互位置都變化,是因?yàn)橄鄬?duì)恒星來說,距離我們就太近了。距離我們最遠(yuǎn)的土星,平均距離也不到15億千米,而能看到的行星都是圍繞著太陽轉(zhuǎn),因此我們就可以看到它們每天相互位置都在變動(dòng);而恒星最近的都距離我們4.3光年,一光年尺度為9.46萬億千米,是土星距離的6300多倍。
所以恒星即便動(dòng)了,相對(duì)于我們的距離占比也是極小的,肉眼就難以分辨。就像我們看1公里外的一個(gè)人,如果他1年內(nèi)移動(dòng)了半米,你能看出來嗎?
太陽在銀河系狂奔每年約70億千米,看似很大距離,在太空尺度光年計(jì)算,也僅有1/1351光年。而我們?nèi)庋劭吹教焐系暮阈?,即便相?duì)太陽作每秒100千米的運(yùn)動(dòng),一年下來也就約32億千米,只是約一光年的1/3000。
而我們看到的恒星都距離我們幾十幾百光年,最遠(yuǎn)的海山二有7500光年。
北斗七星為啥自古以來位置不變
北斗七星相互之間本來沒什么關(guān)系,只是在空中視向位置被人類看到有點(diǎn)奇怪,就平生出許多故事而已。北斗七星每一顆與我們距離都不一樣,最遠(yuǎn)的天樞星距離我們有124光年,最近的開陽星距離我們有78.2光年,而它們之間的距離甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這個(gè)距離。
如果這七顆星按照每秒100千米的速度相互靠攏或分開,1年也就相當(dāng)1/3000光年,2000年也就0.6光年,100光年距離靠近或離開了0.6光年,且又在100光年距離的位置看,肉眼是很難分辨的。
當(dāng)然,用精密儀器是可以測(cè)出來的,但這種變化是很細(xì)微的。這就是幾千年來,人們?nèi)庋劭吹降谋倍菲咝且恢笔抢蠘幼拥脑?。事?shí)上,北斗七星之間的位置變化并沒有這么大。
據(jù)天文學(xué)家們觀測(cè)研究,天璇、搖光、玉衡都在向我們靠近,視向速度分別為每秒12、11、9.3千米。我們就拿天璇來計(jì)算一下,這顆星距離我們有79.4光年,如果每秒向我們靠近12千米,一年就是約3.8億千米,1000年就是3787億千米,約0.04光年,也就是1光年的4%。
這樣相對(duì)天璇星與我們的距離79.4光年,1000年就相差了1/1985。這顆星與我們的距離近了1/1985,肉眼能夠辨識(shí)嗎?何況人類壽命只有幾十年上百年,即便從你出生到暮年看了100年,這顆星與我們變化只有1/19850,看到的當(dāng)然就沒有變化了。
但時(shí)間久遠(yuǎn),這些恒星的位置變化就明顯了
比如北斗七星,根據(jù)它們之間位置的互動(dòng)變化關(guān)系,科學(xué)家們通過電腦建模,得到了它們?cè)?0萬年前和10萬年后的位置關(guān)系:北斗七星在10萬年前有點(diǎn)像一個(gè)箭頭,現(xiàn)在像一個(gè)勺子狀,再過10萬年,就成了一個(gè)鏟車前面的鏟斗狀了(見上圖)。
科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)編號(hào)為WISE J072003.20-084651.2的恒星系統(tǒng),因?yàn)槭翘煳膶W(xué)家肖爾茨發(fā)現(xiàn)的,又被命名為“肖爾茨星”。這是由兩顆很小的紅矮星組成的雙星系統(tǒng),距離我們約20光年。
其中主星質(zhì)量約為木星的86倍,也就是太陽質(zhì)量的0.083倍,不可思議的是,相伴的另一顆更小些。這種質(zhì)量已經(jīng)是恒星形成最小要求的質(zhì)量,再小就無法成為恒星了,因此這兩顆星很暗淡。
根據(jù)其運(yùn)行軌跡,科學(xué)家們通過建模,驚異地發(fā)現(xiàn),這個(gè)雙星系統(tǒng)在7萬年前曾經(jīng)路過太陽系附近,最近時(shí)距離太陽僅有0.8光年。要知道太陽引力半徑被認(rèn)為約1光年,而在引力半徑邊緣有一個(gè)奧爾特云帶,那里聚集著數(shù)以萬億計(jì)的彗星。
距離0.8光年,就是說曾經(jīng)闖入過奧爾特云帶。7萬年前,正是人類老祖宗,晚期智人開始從非洲向世界各地大遷徙最活躍的時(shí)代,怎么沒有引起重大災(zāi)難呢?科學(xué)家分析,可能由于這兩顆恒星質(zhì)量太小,而且又是很快掠過,畢竟還相差0.8光年,才沒有對(duì)地球生物造成大的傷害吧。
如果這顆恒星稍大些,人類的種子或許早就被摧毀了,就沒有我們坐在這里說三道四了。
實(shí)際上,所有天體都在與太陽互動(dòng)
如距離我們最近恒星,只有4.22光年的比鄰星就在向我們靠近。經(jīng)過科學(xué)建模,大約在3000年后,比鄰星距離我們就只有3光年了;而再過8萬年,比鄰星很可能要進(jìn)入太陽系,與太陽形成一個(gè)雙星系統(tǒng)。
再往遠(yuǎn)了說,銀河系和仙女座星系由于雙方巨大引力,正在以每秒約300千米速度靠攏,未來30~40億年以內(nèi),就會(huì)撞在一起,那時(shí)候會(huì)是一個(gè)什么奇觀呢?讓我們拭目以待。
因此,不能說太陽一年跑了70億千米,周圍的星星沒有變化,只能說這種變化很小很小,依靠我們?nèi)庋鄱唐趦?nèi)很難察覺而已。浩瀚的太空,尺度都以光年計(jì),任何物體移動(dòng)與光年比較都是很慢的。
但只要時(shí)間久遠(yuǎn),這些位置變化就會(huì)被看出來。因此只要大家活的時(shí)間足夠長(zhǎng),就可以看到星辰大海風(fēng)起云涌不斷變幻。讓我們一起等下去吧,遙看北斗七星漸漸變成為一個(gè)鏟斗狀,等著太陽系變成一個(gè)雙星系統(tǒng),欣賞銀河系與仙女座星系大碰撞的壯麗與絢爛(上圖)。
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